Рефрактерность - что это такое и почему она важна
Рефрактерность - удивительное свойство нервных и мышечных тканей временно терять возбудимость после генерации нервного импульса. Этот механизм помогает избежать хаоса в работе организма. Давайте разберемся, что представляет собой рефрактерность, как она возникает и почему так важна.
1. Сущность рефрактерности
Рефрактерность - это способность возбудимых тканей организма (нервной, мышечной) временно терять возбудимость после генерации потенциала действия. Это ключевое свойство позволяет избежать хаотичного возбуждения клеток и обеспечивает упорядоченную передачу нервных импульсов.
Различают абсолютную и относительную рефрактерность. При абсолютной рефрактерности клетка полностью утрачивает способность к повторному возбуждению, каким бы сильным ни был раздражитель. При относительной рефрактерности для повторного возбуждения требуется более интенсивный раздражитель.
Причины возникновения рефрактерности кроются в особенностях функционирования ионных каналов клеточной мембраны. После генерации потенциала действия натриевые каналы переходят в неактивное состояние, а калиевые остаются открыты, что и обуславливает временную потерю возбудимости.
Благодаря рефрактерности частота нервных импульсов не может бесконтрольно нарастать. Это жизненно важный механизм, предотвращающий перегрузки и сбои в работе нервной системы.
2. Механизмы рефрактерности
Как уже отмечалось, рефрактерность обусловлена особенностями функционирования ионных каналов клеточных мембран, участвующих в генерации биоэлектрических потенциалов.
В основе наблюдаемых колебаний возбудимости лежит изменение проницаемости биологических мембран, сопровождающее возникновение потенциала действия.
Ключевую роль здесь играют потенциал-зависимые натриевые и калиевые каналы. После генерации потенциала действия натриевые каналы переходят в инактивированное состояние, а калиевые остаются открытыми некоторое время, создавая выходящий калиевый ток.
В результате этого возникает период пониженной возбудимости - относительная рефрактерность. Когда натриевые каналы восстанавливают свою работоспособность, возбудимость последовательно проходит фазы повышенной (супернормальной) и несколько пониженной (субнормальной) возбудимости.
Таким образом, длительность различных фаз рефрактерности определяется кинетикой процессов инактивации и реактивации ионных каналов конкретной ткани. Эти процессы также зависят от температуры среды и действия различных фармакологических веществ.
Например, в быстропроводящих нервных волокнах рефрактерность длится всего 3-5 мс, а в миокарде - до 500 мс. Понимание механизмов рефрактерности позволяет целенаправленно воздействовать на возбудимость тканей.
Как видно из приведенного анализа, рефрактерность играет ключевую роль в функционировании нервной системы. Рассмотрим более подробно ее значение.
3. Регуляция частоты нервных импульсов
Одно из ключевых значений рефрактерности заключается в регуляции частоты следования нервных импульсов. Без этого свойства возбудимых тканей частота импульсов могла бы бесконтрольно нарастать, что привело бы к перегрузкам и сбоям в работе нервной системы.
Рефрактерность же не позволяет частоте превысить определенный физиологический предел, характерный для данного типа клеток. Так, в нервных волокнах этот предел составляет примерно 1000 импульсов в секунду.
4. Предотвращение суммации возбуждений
Еще одна важная функция рефрактерности - недопущение суммации возбуждений, которая также могла бы привести к перегрузке системы. Поскольку в рефрактерной фазе клетка не отвечает на следующий стимул, не происходит суммарного эффекта от последовательных импульсов.
Это позволяет сохранить физиологически необходимый ритм и силу возбуждений, предотвращая избыточные реакции организма.
5. Ограничение скорости проведения сигнала
Рефрактерность также накладывает ограничение на скорость распространения нервного импульса по нервным волокнам. В рефрактерной фазе импульс в соответствующем участке нерва провести не может, и это замедляет общую скорость передачи сигнала.
Такой механизм не дает сигналам распространяться слишком быстро, не успевая полностью обработаться на каждом уровне.
6. Клиническое применение
Понимание механизмов рефрактерности активно используется в медицинской практике. В частности, применяются препараты, удлиняющие рефрактерность сердечной мышцы для лечения нарушений сердечного ритма.
Это позволяет снизить частоту сердцебиений при тахиаритмии и устранить экстрасистолию. Таким образом, целенаправленное воздействие на рефрактерность открывает новые возможности терапии целого ряда заболеваний.